力学刺激影响猪骨髓基质干细胞体外软骨形成的初步研究

摘要

目的研究力学刺激对猪骨髓基质干细胞（BMSC）体外构建组织工程化软骨的影响。方法取第二代猪BMSC以5×10^7／cm^3的密度接种于聚羟基乙酸／聚羟基乳酸（PGA／PLA）圆盘形支架上，一周后均改用软骨诱导液[高糖DMEM培养基含10％胎牛血清（FBS）、转化生长因子（TGF）β1 10ng／ml、胰岛素样生长因子（IGF）-I 50ng／ml、地塞米松40ng／ml]体外培养。根据不同的施加力分为3组：离心组设定离心力100g，2次／d，30min／次，间隔12h；摇床组设定为80r／min，每天施力8h；静止培养作为对照组。分别于第4周、第8周进行大体观察、组织学、组织化学、免疫组织化学，蛋白聚糖（GAG）定量等检测，比较不同力学刺激对诱导BMSC体外软骨形成的影响。结果第4周时两实验组，即摇床组及离心组形成的细胞材料复合物基本保持原来的体积与外形，软骨陷窝形成，呈结节状或巢状分布并伴有GAG沉积及胶原合成，Ⅱ型胶原免疫组化染色阳性。静止组体积缩小，有少量软骨陷窝结构形成；8周时两实验组形成的细胞材料复合物形状保持良好，浅灰白色，光泽好；HE染色结果显示大量成熟软骨陷窝形成，核仁清楚并有多处分裂相，细胞外基质沉积均匀；Safranin-O染色显示有大量的GAG形成，Masson染色显示有较多新生胶原组织形成，免疫组化检测Ⅱ型胶原表达强阳性。静止组可见部分陷窝结构分布在复合物外周，其间分布大量纤维样组织，组织化学及免疫组化检测阳性表达区域明显少于实验组。GAG含量两实验组分别为5．98mg／g和5．62mg／g，约为正常耳软骨含量的80％左右，明显高于对照组。结论利用BMSC为种子细胞体外构建组织工程化软骨中，施加力学刺激可以促进软骨组织成熟。